Élettani és biokémiai háttér 200 és 1000 m-en avagy a szükséges kínszenvedés… Dr. Komka Zsolt Semmelweis Egyetem
Tartalom • Bevezetés • Élettani alapok • Izmok működése • Izmok fajtái • Energiaforgalom • Edzésadaptáció
• Saját eredmények, tapasztalatok
ÚJ OLIMPIAI TÁV
A MUMUS ÉLETTAN Elmélet => optimális gyakorlat
A vázizomzat szerkezete Izom
Rostköteg Izomrost
Myofibrillumok
Sarkomer
Az izom működéséhez energia (ATP) kell !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
Izmok fajtái • Simaizom: – – – – –
Belső zsigeri szervekben található Akarattól független mozgás Nyugalmi alaptónus jellemzi Lassú, tónusos mozgás Kontrakcióját lokális tényezők vagy a vegetatív idegrendszer befolyásolja
• Harántcsíkolt izom – – – –
Vázizomzat, hangképző izmok, rekeszizom Célzott, kontrolált mozgás Testtartás Legfontosabb hőtermelő, testhőmérséklet fenntartása
• Szívizom
Izomösszehúzódás mechanizmusa Idegingerület hatására az izomban Ca szabadul fel, amely az aktin szálon kötődési helyeket szabadít fel a myosin számára
Izomösszehúzódás mechanizmusa Párhuzamosan a Ca ionok aktiválják az ATP-ase enzimeket
Izomösszehúzódás mechanizmusa
Az aktin és a myosin kapcsolódását követően ATP bomlása és magnézium jelenlétében létrejön az összehúzódás, majd az aktin myosin kötés feloldódik és amíg inger alatt van, újra kötődik a myosin az aktin szál egy távolabbi pontjához Ä az izomrost tovább rövidül
Izmok működése Az izomösszehúzódás során az izomfilamentumok (aktin, miozin) a kereszt hidak segítségével becsúsznak egymás közé, melynek következtében az izomsejt megrövidül!
Elernyedés – Az inger megszűnésekor a Ca-ionok a helyükre vándorolnak, az összehúzódás csökken Ä az izomrost elernyed – Az elernyedés is energiaigényes folyamat, amelyhez ATP-re van szükség Ä az izom hiányos vérellátás és oxigénhiány esetén merev lesz – Rigor mortis ~
A vázizomzat típusai • ST/I. típusú (slow-twitch) izomrost: – Lassú, tónusos összehúzódásra képes – Támasz- és tartóizomzat (pl. hasizom) – Sötét rostok (myoglobin magas aránya miatt) – Kitartó munkára képesek • Magas a mitokondriumok száma Î aerob munkavégzés jellemző
Vörös izom
Vörös izom
A vázizomzat típusai 2. • FT/II. tipusú (fast-twitch) izomrost: • Gyors, fázisos összehúzódásra képes • FG/II.b; (fast-twitch glycolytic) aktivitási profilja glycolysises • FOG/II.a; (fast-twitch oxidative glycolytic)
– Kevesebb mitokondrium található a sejtekben Î anaerob munkavégzés jellemző
Fehér izom
Az ST és FT rostok mozaikszerűen oszlanak el az izomrostban, de egyik vagy másik aránya túlsúlyban lehet, akár a 80-85%-ot is elérheti
Gyors (II. b)
~ 200-500m
Átmeneti (II. a)
Lassú (I. a)
~ 500-1000m
~ maraton
ÜZEMANYAGOK
Más égéshő, más hatásfok
Energiaszolgáltató anyagok a szervezetben Az izomzat teljesítő képessége az energia-ellátástól függ
Energiaszolgáltató anyagok: ATP (adenozintrifoszfát) CrP (kreatinfoszfát) Glükóz Glikogén TG (triglicerid), szabad zsírsavak Bizonyos aminosavak
Üzemanyag Æ Energia Æ Működő izom 3 féle energiarendszer Æ intenzitástól, időtartamtól függ, hogy melyiket használjuk CÉL: Izom folyamatos ATP ellátottsága ATPÆADP+energia Legfőbb E-szolgáltató molekula
ATP Limitált, de a szervezet képes szintetizálni
1. Kreatin-foszfát hasadása • •
Gyors folyamat Anaerob alaktacid
CP+ADPÆATP+kreatin
2. Glikolízis (glükóz) – Glikogenolízis (glikogén) • •
anaerob laktacid folyamat – tejsav keletkezik rövid ideig tartható fent
3. Oxidatív foszforiláció – mitokondriális légzés során • • •
nagy mennyiségű ATP-t biztosít lassú folyamat aerob út
Gyors Kreatin foszfát Glikolízis Mitokondriális légzés Lassú
Foszfát rendszer (Anaerob alaktacid energiaszolgáltatás) • • • •
nem igényel oxigént közvetlenül, leggyorsabban elérhető út nem termelődik tejsav 0-10mp-ig biztosít energiát
0-2 mp:izomban lévő ATP
6-8mp:CP (izom) •aktivitások elején, rövid ideig tartó, robbanékony izomtevékenységnél Reszintézis Az aktivitás befejezése után 30 mp-cel
70% GyorsÆ terheléspihenés aránya!!
5 perccel 100%
Kreatin Foszfát rendszer Edzhetőség explozív erőkifejtéssel ; sprintmunkával 7 hónap állóképességi edzés (heti 3x) 25-50%-kal növeli az ATP, CP raktárokat 8 hónap sprint edzés növeli az ATP-t lebontó-felépítő enzimek számát Ægyorsabban bomlik le és épül fel az ATP
Aerob rendszer •
2-3. perctől ez lesz a domináns, miután a szervezet alkalmazkodott a terheléshez (légző, keringő, O2 szállító rendszer) • tartós, korlátlanul felhasználható E rendszer • szénhidrát + zsírÆATP Zsírraktárak • gyakorlatilag kifogyhatatlan • zsírsavak ß-oxidáció során bontódnak (ATP jelenlétében a citrát körbe kerülve) Szénhidrát raktárak • 60-90 perc • májglikogén » Glükóz+ADP+PiÆATP+tejsav • Izomglikogén Ha van elég O2Æ tejsav+O2+ADP+PiÆCO2+ATP+H2O
Aerob rendszer A 2 rendszer szimultán működik; E-hozzájárulásuk függ az intenzitástól: Alacsony intenzitás Æ zsírok Intenzitás növelés Æ szénhidrátok oxidációja kerül előtérbe Edzettség Æ E felh. gazdaságosabbá válik Æ zsírégetési periódus hosszabb Æ szh-ot raktároznak a szervezet számára
Anaerob laktacid- Tejsav rendszer • • • • •
max terhelés 60%-a felett elérkezik egy szint, amit a szervezet már nem képes fenntartani glükózból keletkezett piruvát nem lép be a citrát-körbe, O2 hiányában Æ tejsav keletkezett tejsav felgyülemlik Æ izmokban acidózis A mozgás elején MINDIG anaerob rendszer dolgozik hajráknál (maraton, kerékpár) ez biztosítja a többlet energiát
Magas tejsav ¾ izomban fájdalom ¾ intenzitás csökken, akár meg is állhat a sportoló (aki tovább képes elviselni, az nyer) ¾ előnytelen – aerob rendszer nem dolgozik ¾ anaerob melléktermék ¾ a maximális laktát érték a nyugalmi 20x-osa is lehet ¾ sérülésveszély; izomláz - mikroszakadások miatt
Magas tejsav ¾ rontja a koordinációt ¾ intenzív edzés + magas tejsav értékkel kombinálva koncentrációs mechanizmusokat rontja (technikai sport: tenisz, foci, judo)-ezeknél a sportoknál a technikai edzés során a tejsav érték sosem lehet magasabb 8-10 mmol/l-nélÆnem lesz hatékony az edzés ¾ zsírégetés csökken, glikogén raktárak kimerülnek, az energiaellátás veszélyeztetett, mert a zsírt nem tudja E-forrásként felhasználni ¾ magas laktát értékek mellett a CP termelődése késleltetett Æ sprintmunkánál kerülni kell
Tejsav elimináció maximális erőkifejtés után Nyugalomban: 25 perc alatt 50% 1óra25perc 95% • Megterhelő, maximális erőkifejtés után Æ könnyű, átmozgató munka, aktív pihenés, levezetés • folyamatos munka > interval
Tejsav elimináció 2. Maximális tejsav érték - 400 m Æ folyamatosan csökken a koncentráció Hosszabb távoknál alacsonyabb intenzitás - kevesebb tejsav Æ fokozott az elimináció Energiaszükséglet ß-oxidációból Æ kisebb a tejsav felszaporodás.
Túl nagy iram mozgás elején, túl hamar kezdi a hajrát Æ laktát érték magas lesz Æ izom elfárad Æ acidózis: sejt körül és belül lejátszódó mechanizmusokat megzavarja
Enzimrendszer = gyár, ahol az izomsejten belül E termelődik
aerob állóképesség csökken
sejtfalat Æ szivárgás az izomsejt felől a vérbe Æ vérben megnő a húgysav, kreatin-kináz, aszpartát aminotranszferáz (ASAT), alanin aminotranszferáz (ALAT) (májsejtek károsodása során kiáramló enzimek) szintje
Jelentős tejsav-felszaporodás Regeneráció!! több nap Ismétlődő túlzott terhelés következménye lesz a TÚLEDZETTSÉG Æ 24-96 órás regeneráció, könnyű, átmozgató, alacsony intenzitású edzések
Zsír-és szénhidrát felhasználás terhelés közben
Zsírraktár > szénhidrát raktár Agy glükóz igénye Æ fontos terhelés alatt a zsírkészlet használata – szabad zsírsavak – izom triglicerid – plazma triglicerid Nyugalmi RQ = 0,8 Æ elsődleges energiaforrás a zsír
Közepes és enyhe intenzitású terhelésnél a zsír az elsődleges E-forrás. Nyugalomban az ATP 70%-a zsírból és csupán 30%-a keletkezik szénhidrátból. (Houston, 2001) Terhelés közben az intenzitás fokozásával egyenes arányban nő a RQ értéke. Ez azt jelenti, hogy fokozódó intenzitáskor nő a szénhidrát hozzájárulás az ATP képződéshez. Ezzel párhuzamosan pedig csökken a zsírfelhasználás.
Intenzitás nő Æ szabad zsírsav szint nő a VO2max 50%-ig Æ majd csökken Terhelés fokozódik Æ vércukorszint fokozatosan nő Æ glikogén felhasználás exponenciálisan nő a terhelés növekedésével
A sportolók energiafelhasználását befolyásolja • • • •
A terhelés nagysága Intenzitása Időtartama Edzettségi, kondicionális állapot stb.
LÉNYEG!!!!!!! Foszfát
Szénhidrát, zsír ANAEREOB energianyerés
ATP
200 m
ADP
szénhidrát
Terhelés időtartama (mp)
1000 m
Intenzitás %
Kreatin-
AEROB energianyerés
Hosszabb távon (edzések)
Foszfát
Glikolízis Glikogén lebontás ANAEROB
Zsír bontás AEROB energianyerés
Idő (log)
Sprinter energiatermelése
Hosszú távosok energiatermelése
Energiaforgalom Aerob (állóképességet fejlesztő edzés)
Időtartam maximális intenzitás esetén
Anaerob (rezisztencia edzés)
0%
0 perc
100 %
25%
1 perc
75%
50%
2 perc
50%
75%
4 perc
25%
100%
120 perc
0%
Aerob részesedés (%)
200m
500m
1000m
William C. Byrnes szerint
Edzés és izomadaptáció • Az izom szerkezete genetikailag meghatározott • Reakció és alkalmazkodó képessége is genetikai befolyás alatt áll, így ugyanazok az edzésformák különböző genotípus esetén más alkalmazkodási reakciókhoz vezetnek • Edzés hatására az ST és FT izomrosttípusok csak egészen korlátozott mértékben alakulhatnak át egymásba • Gyorsasági vagy állóképességi edzés hatására jelentős módosulás következhet be – Izomkeresztmetszet változás (hipertófia) – ST izomrostokban nő a myoglobinok és a mitokondriumok száma és mérete – Energiaraktárak ATP, glikogén, kreatinfoszfát mennyisége nő
Rövid táv, edzésadaptáció • • • • • • • •
Glikogén koncentráció nő Glikogén előanyagok koncentrációja nő Enzimaktivitás nő => Glikolízis / glikogenolízis nő Kreatin-foszfát nő ATP mennyisége nő Mitokondriális légzés kicsit nő Regenerációs képesség nő
Közép-hosszú táv (VO2 max), edzésadaptáció • Gyorsasági vagy állóképességi edzés hatására – Izomrostokban nő a myoglobinok és mitokondriumok száma, mérete Î az izmok a vérből több oxigént vesznek fel Î „tüzelőanyag”-felhasználás, sportteljesítmény hatékonysága fokozódik
a
– Inaktív embernek 100% VO2 max („maximális oxigénfelvételi szint”) ráfordítás szükséges adott távon adott sebességgel. Ugyanezt a távot, sebességet egy hosszútávfutó a maga 50% VO2 max ráfordításával képes teljesíteni
Közép-hosszú táv (VO2 max), edzésadaptáció • • • • • •
Mitokondriumok száma és mérete nő Citrát-kör aktivitása nő β – oxidáció (zsír lebontás) nő Izomglikogén megtakarítás nő Oxigénadósság csökken Laktát elimináció sebessége nő
Saját eredmények, külföldi irodalom
Kajak-kenu 3x1000 méter pályateszt 20 18
te jsa v (m m o l/l)
16 14 12
200 m
10
500 m
8
1000 m
6 4 2 0 3,4 3,5 3,6 3,7 3,8 3,9 4,0 4,1 4,2 4,3 4,4 4,5 4,6 4,7 4,8
sebesség(m/s)
Maximális értékek rövidtávosok hosszútávosok
626
64
60,2
62
Rövidtávosok:
60
200m (30”‐40”)
58
558
54,8
56
Hosszútávosok:
54 52
500m, 1000m (1’30”‐4’)
50
terhelési idő (másodperc)
VO2 rel (ml/perc/kg)
Tejsav koncentrációk (mmol/l)
futási idő (p=0,007) rel.VO2 max. szignifikánsan nagyobb (p=0,01)
rövidtávosok 16
hosszútávosok
12,3
14
13,7
13,6
12 10 8 6 4
1,7
1,6
2 0
Nyugalmi
Tmax
R5
14,9
¾A hosszú távú versenyzők mindkét alkalommal nagyobb teljesítményt értek el, mint a rövid távú versenyzők, magasabb relatív oxigén felvétellel (előtte:59,6±4,1 és 53,7±6,4 p<0,05; utána: 62,6±4,6 and 53,9±5,4 p<0,05). A 7 hetes állóképességi edzést követően, a fejlődés különbözőséget mutatott távonként. ¾Az 500-1000m-es versenyzők Vo2rel-ben fejlődtek (p<0,05), míg sprint versenyzők RQ értékei növekedtek szignifikánsan (p<0,05). A rel O2 felvételük azonban nem változott.
200 – 500 – 1000m ¾Az 500-1000m-es versenyzők állóképességi paramétereik jobbak voltak a 200m-es versenyzőkénél. A megegyező 7 hetes állóképességi edzést követően azt látjuk, hogy a hosszú távosok változatlan RQ értékekkel produkáltak magasabb VO2rel-t, míg ez a sprintereknél épp fordítva történt.
85%-os szubmaximális terhelés mindkét alkalommal 1‐hez közeli átlag RQ‐t mértünk a terhelés ideje szignifikánsan nőtt A VO2max megközelítőleg azonos maradt a max RQ érték szignifikánsan csökkent
Antropometria jelentősége •26 kajakos‐ módosított Wingate test – nemzetközi és hazai szintű kajakosok Nemzetközi szintű kajakosoknál a vállszélesség különbözősége 54 %‐os eltérést mutatott a teljesítmény időbenÆ antropometriai paraméterek nagyon szenzitív jelzői lehetnek a teljesítménynek 200m‐en • A fejlett felső‐test izomzat, kiemelkedő anaerob anyagcsere és az izomerő megléte különbözteti meg a nemzetközi és a hazai szintű versenyzőket Ken A. van Someren,Garry S. Palmer; Prediction of 200‐m sprint kayaking performance; Applied Physiology, Nutrition, and Metabolism, August, 2003
KEN VAN SOMEREN ‐ PHYSIOLOGY OF KAYAKING
200m fiziológiája •Ergometeres vizsgálat 200m‐re adaptálva Æ az teljes energia fogyasztás 37%‐a származott aerob energianyerésből, és 63%‐a anaerob úton történt. •A maximális tejsav koncentráció alacsonyabb volt, mint az 500 és 1000m‐es versenyzőknél mért értékek. •Eszerint egy magas szintű glikolitikus (anaerob) anyagcsere szükséges a 200m‐es versenyzéshez. A rövid táv miatt ugyanis a 200m‐es versenyszámoknál az energia termelés nagy része anaerob úton történik. Azonban ahhoz túl rövid ez a táv, hogy a teljesítmény maximálisan ezt a rendszert használja ki.
Tehát a 200m‐es versenyszám mind az aerob mind az anaerob képességek magas szintjét igényli !!!
2.Hasonló vizsgálat jól-edzett senior férfi kajakosoknál 200m-en vízen • maximális oxigén felhasználás 3,3 L/min • maximális pulzus 170 ütés/perc • maximális terhelés utáni tejsav koncentráció 6.7 mmol/L ÆSprintereknél is egy magas aerob kapacitás szükséges ehhez a teljesítményhez.
Specifikus edzésprogram 200m-es kajakosoknak 6 hetes edzésprogram versenyidőszakban. Az anaerob erőre és kapacitásra koncentrál az aerob kondíció megőrzése mellett. •gyorsasági (1x hetente) •Tejsav tolerancia / anaerob kapacitás (2 x hetente) •Erő állóképesség (2 x hetente) •átmeneti / küszöb terhelés (2 x hetente) •Alap állóképesség (1 x hetente)
Az edzettséget 6,9%-al növelte az anaerob erőt és kapacitást változatlan laktát értékek mellett (kontroll 4,1%)
A versenyidőszakban is szükséges a sprintereknél is minimális mennyiségű aerob edzés is az aerob állóképesség megőrzése céljából
Köszönöm a figyelmet!
[email protected]
